FireFly快速(su)元素(su)分析與成像(xiang)系(xi)統(tong)應(ying)用(yong)案(an)例(li)

What is FireFly?

FireFly 是壹款(kuan)用(yong)於快速多元(yuan)素(su)分析和(he)化(hua)學成(cheng)像的分(fen)析儀(yi)器(qi)

FireFly 采用了激光誘(you)導(dao)擊穿(chuan)光譜技(ji)術（LIBS） —— 當(dang)今(jin)最有(you)前景的元(yuan)素(su)分析技(ji)術之壹

使(shi)FireFly適用(yong)於所有(you)固體(ti)樣品，待(dai)測物(wu)無需(xu)前處理(li)，近乎無損(sun)傷(shang)測(ce)量(liang)，壹次(ci)測(ce)量(liang)可獲取樣品所有(you)元(yuan)素(su)信(xin)息

應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)

l 土(tu)壤(rang)分析：分析土(tu)壤(rang)樣本中(zhong)的元(yuan)素(su)組成(cheng)，評(ping)估土(tu)壤(rang)肥(fei)力(li)和(he)汙染情況。

l 地質勘探(tan)：用於巖石和(he)礦(kuang)物的元(yuan)素(su)分析，輔(fu)助地質勘探(tan)和(he)礦(kuang)物成分(fen)研(yan)究。

l 金屬材(cai)料(liao)檢(jian)測：分析金屬及其(qi)合(he)金中(zhong)的元(yuan)素(su)成分(fen)，用(yong)於材料(liao)科(ke)學和(he)質量(liang)控制(zhi)。

l 環境(jing)監(jian)測(ce)：監(jian)測(ce)環境(jing)樣本（如沈(chen)積(ji)物、大(da)氣顆(ke)粒物(wu)等）中(zhong)的元(yuan)素(su)，評估環境(jing)汙染。

l 生物(wu)材(cai)料(liao)分析：測定(ding)生(sheng)物(wu)樣本（如毛發、血液(ye)、骨骼、腫瘤等）中(zhong)的元(yuan)素(su)，用於生物醫學(xue)研(yan)究。

l 植物(wu)分(fen)析：用於植物組織中(zhong)元素(su)含(han)量(liang)的測(ce)定(ding)，幫助研(yan)究植物(wu)營(ying)養(yang)狀況和(he)元素(su)吸收(shou)分布(bu)及植(zhi)物(wu)在(zai)重金(jin)屬脅(xie)迫

下(xia)的反應(ying)和(he)耐受性(xing)。

技(ji)術原(yuan)理(li)

利用(yong)脈(mai)沖(chong)激光在待(dai)測樣品表(biao)面(mian)激發產生等(deng)離(li)子(zi)體(ti)，通(tong)過(guo)等離(li)子(zi)體(ti)發射的光譜波長(chang)和(he)強度信(xin)息，分別(bie)獲得(de)待(dai)測元(yuan)素(su)的種(zhong)類和(he)含(han)量(liang)信(xin)息。

FireFly功能(neng)特色

v 壹次(ci)測(ce)量(liang)獲取所有(you)元素(su)信(xin)息

v Mapping功能(neng)獲取元素(su)分布(bu)2D成像(xiang)圖(tu)譜(pu)

v 自(zi)動獲(huo)取樣品不(bu)同(tong)深度的元(yuan)素(su)含(han)量(liang)和(he)組(zu)成差(cha)異

FireFly 規(gui)格(ge)

該表(biao)包(bao)含(han)了通(tong)用的系(xi)統(tong)參數(shu)

定制(zhi)化(hua)配置參數(shu)會有所(suo)差(cha)異

FireFly LIBS應(ying)用(yong)於生物免(mian)疫(yi)化(hua)學檢測：

利用(yong)LIBS技(ji)術對(dui)含(han)釔（Y ll 437.49 nm）元素(su)的標記(ji)物進行2D成像(xiang)檢(jian)測(ce)，以(yi)替代(dai)免(mian)疫(yi)組(zu)織化學（IHC）和(he)免(mian)疫(yi)細(xi)胞(bao)化學(xue)（ICC）等傳(chuan)統(tong)癌細(xi)胞(bao)標記(ji)檢測(ce)方法(fa)，突破原有(you)生物(wu)標記(ji)檢測(ce)技(ji)術的有(you)用(yong)標記(ji)範圍(wei)和(he)低多重(zhong)檢(jian)測能(neng)力(li)的限(xian)制(zhi)，有望利用(yong)不(bu)同(tong)的 NPs 標簽(qian)實現(xian)生物(wu)標記(ji)多重(zhong)檢測(ce)等(deng)應(ying)用(yong)。

LIBS技(ji)術應(ying)用(yong)於寶(bao)石鑒(jian)定：

天然(ran)形(xing)成(cheng)的黃(huang)色、橙(cheng)色、粉橙(cheng)色的藍(lan)寶(bao)石很(hen)稀(xi)有(you)，市場價(jia)格(ge)很(hen)高。部(bu)分人員(yuan)通(tong)過(guo)在氧(yang)氣環(huan)境(jing)中(zhong)高溫下(xia)將鈹(pi)擴(kuo)散(san)到(dao)紅寶(bao)石和(he)藍(lan)寶(bao)石中(zhong)，形(xing)成(cheng)虛(xu)假(jia)的變(bian)色寶(bao)石。利用(yong) LIBS 技(ji)術對(dui)寶(bao)石進行檢測(ce)，能(neng)夠(gou)同(tong)時檢測(ce)到(dao)每壹種(zhong)感(gan)興(xing)趣(qu)的元(yuan)素(su)，從而(er)獲得(de)寶(bao)石成分的完整(zheng)信(xin)息，可用於真假寶(bao)石的鑒(jian)定。

利用(yong) LIBS 技(ji)術對(dui)混(hun)凝土(tu)中(zhong)氯(lv)的定(ding)量(liang)分析

地質與礦(kuang)石鑒(jian)定——FireFly檢測(ce)鋰礦(kuang)空間分(fen)布(bu)

鋰可存(cun)在(zai)於多種礦(kuang)物中(zhong)，但僅(jin)有(you)壹部(bu)分(fen)在經濟上可用於采礦(kuang)，主要(yao)的富鋰礦(kuang)物是偉(wei)晶(jing)巖中(zhong)的鋰雲(yun)母或鋰輝(hui)石，另(ling)壹個(ge)重要(yao)來(lai)源(yuan)是(shi)鹵(lu)水(shui)。測量(liang)鋰元素(su)對幾(ji)乎所有分析技(ji)術來(lai)說(shuo)都(dou)是(shi)壹項(xiang)具(ju)有挑戰(zhan)性(xing)的任(ren)務(wu)，但對 LIBS 來(lai)說(shuo)並(bing)非(fei)如(ru)此，上圖揭示了FireFly對鋰礦(kuang)進行鑒(jian)定和(he)空(kong)間定(ding)量(liang)分析的應(ying)用(yong)效(xiao)果(guo)。

FireFly在植(zhi)物(wu)毒理(li)學(xue)研(yan)究中(zhong)的應(ying)用(yong)  

過(guo)去幾(ji)十(shi)年(nian)工(gong)業生產的增(zeng)長(chang)導(dao)致重(zhong)金(jin)屬（以(yi)及近期的納(na)米顆粒(li)等）汙染程(cheng)度增加(jia)，土(tu)壤(rang)中(zhong)的這(zhe)些(xie)汙染物(wu)對(dui)生長在(zai)其中(zhong)的植(zhi)物(wu)構(gou)成巨(ju)大(da)威(wei)脅(xie)。對於工(gong)業作(zuo)物(wu)，這(zhe)種汙染會(hui)顯(xian)著影響(xiang)產(chan)量(liang)；對於糧(liang)食(shi)作(zuo)物(wu)，它會(hui)對(dui)人類健康(kang)產(chan)生重(zhong)大(da)影響(xiang)。如圖(tu)對(dui)植(zhi)物進行鎘毒性(xing)測(ce)試，FireFly可以(yi)清(qing)晰獲(huo)取鎘元(yuan)素(su)在白(bai)芥幼苗中(zhong)的相對分布(bu)圖(tu)。

FireFly在腫(zhong)瘤(liu)醫(yi)學領(ling)域(yu)中(zhong)的應(ying)用(yong)

皮膚是人體(ti)最大(da)的器(qi)官，起著(zhe)保(bao)護(hu)身體(ti)免(mian)受外部影響(xiang)的作(zuo)用(yong)。許多腫瘤可以(yi)在皮(pi)膚上形(xing)成(cheng)，皮(pi)膚惡性(xing)腫(zhong)瘤是(shi)最常見(jian)的癌(ai)癥(zheng)之壹，但死亡率非(fei)常(chang)低，因此頻繁(fan)的預(yu)防至(zhi)關重要。研(yan)究人員(yuan)發現，癌癥(zheng)感(gan)染(ran)的組(zu)織會改變(bian)細胞(bao)的形(xing)狀和(he)化(hua)學成(cheng)分(fen)，這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)可以(yi)通(tong)過(guo) LIBS 觀(guan)察(cha)到(dao)，其(qi)中(zhong)生物(wu)元(yuan)素(su)的成(cheng)像(xiang)提供(gong)了有(you)關軟組織元素(su)分布(bu)的信(xin)息。

FireFly應(ying)用(yong)於小鼠牙(ya)齒和(he)骨骼的元(yuan)素(su)分析

對硬(ying)組(zu)織（牙(ya)齒和(he)骨骼）的分(fen)析是考古學、人類學、法醫分析和(he)醫(yi)學應(ying)用(yong)等(deng)許多領域的重(zhong)要(yao)組成部分。這(zhe)些(xie)分(fen)析的結(jie)果(guo)可以(yi)提供(gong)有關個(ge)體(ti)的年(nian)齡(ling)、性(xing)別(bie)、健康(kang)、飲(yin)食、起(qi)源(yuan)地(di)和(he)遷移(yi)等(deng)信(xin)息。可以(yi)通(tong)過(guo)多種(zhong)分析方法獲(huo)得這(zhe)些(xie)信(xin)息，例(li)如 LIBS技(ji)術。上圖即為FireFly獲取的小鼠牙(ya)齒和(he)骨骼Ca、Mg、Pb、Sr元素(su)分布(bu)圖(tu)。

1. POŘÍZKA, Pavel. Laser - induced breakdown spectroscopy as a readout method for immunocytochemistry with upconversion nanoparticles [online], website: 

2. BUDAY, Jakub. Imaging laser - induced plasma under different laser irradiances [online], website: 

3. Kateřina. Imaging margins of skin tumors using laser - induced breakdown spectroscopy and machine learning [online]. website: